Dall’ottimizzazione della gestione del traffico alla previsione dei consumi energetici, fino al miglioramento della logistica urbana, della riduzione dell’impatto ambientale e della gestione sicura dei dati. Queste sono alcune delle sfide che le città del futuro potranno superare grazie all’integrazione delle tecnologie quantitative nelle infrastrutture urbane. A lavorare a questa metamorfosi è il CRS4, Centro di Ricerca, Sviluppo e Studi Superiori in Sardegna, tra i protagonisti del progetto DLAB | Cagliari Digital Lab, un’iniziativa promossa dal ministero delle Imprese e del Made in Italy e da Invitalia, che vede come capofila il comune di Cagliari.
«Attraverso il proprio contributo nel progetto, il CRS4 – spiega Giacomo Cao, amministratore unico del Centro – si occupa di ricerca e sviluppo per l’ottimizzazione mediante calcolo quantistico di servizi urbani essenziali, quali la raccolta dei rifiuti e il trasporto pubblico locale . Inoltre, il CRS4 coordina il Laboratorio di Tecnologie Quantistiche , un polo d’innovazione dedicato ai temi della comunicazione, del calcolo numerico e ibrido, con l’obiettivo di accelerarne l’adozione in applicazioni pratiche.»
Il Quantum Computing è un paradigma di calcolo basato sui principi della meccanica quantistica. A differenza dei computer tradizionali, che utilizzano bit classici (0 o 1), i computer quantistici sfruttano i qubit, unità di informazione che possono esistere simultaneamente in più stati grazie al fenomeno di sovrapposizione . Questa caratteristica, insieme all’entanglement, consente di eseguire calcoli estremamente complessi in tempi drasticamente ridotti rispetto ai computer convenzionali.
«Il Quantum Computing – sottolinea Giacomo Cao – è considerata una tecnologia rivoluzionaria, con applicazioni che spaziano dalla crittografia alla chimica computazionale, fino alla soluzione di numerosi problemi di ottimizzazione e all’intelligenza artificiale.»
Innovazione e sostenibilità per le smart city
Le smart city basate su tecnologie avanzate offrono numerosi vantaggi. “Innanzitutto l’ ottimizzazione della mobilità urbana”, spiega Giuliana Siddi Moreau, ricercatrice del CRS4 esperta di tecnologie quantistiche. «Grazie all’analisi avanzata dei dati e agli algoritmi di calcolo quantistico – aggiunge – è possibile ridurre il traffico, migliorare la viabilità e ottimizzare il trasporto pubblico. Poi c’è la possibilità di adottare una gestione intelligente dei rifiuti con sistemi avanzati di raccolta e smaltimento che riducono l’impatto ambientale e migliorano l’efficienza logistica».
Altro punto è il r risparmio energetico con il monitoraggio e la previsione dei consumi, attraverso l’uso dell’intelligenza artificiale, che rende possibile ottimizzare la distribuzione dell’energia e favorire l’uso di fonti rinnovabili. «Inoltre con l’ausilio della comunicazione quantistica – aggiunge Lidia Leoni, dirigente del settore Quantum e Calcolo ad Alte Prestazioni, Bioscienze e Studi Superiori del CRS4 – si possono sviluppare sistemi di crittografia avanzati per proteggere i dati sensibili dei cittadini. Con l’analisi predittiva, infine, è possibile progettare infrastrutture più resilienti e sostenibili, riducendo gli sprechi e migliorando la qualità della vita».
Il calcolo quantistico per l’energia sostenibile
Il calcolo quantistico ha il potenziale di accelerare enormemente la ricerca nell’energia sostenibile. «I computer quantistici potrebbero simulare nuove sostanze e materiali che migliorerebbero l’efficienza delle batterie o dei pannelli solari – spiega Giacomo Cao -. Questo potrebbe portare dispositivi energetici più duraturi ed efficienti, riducendo la dipendenza da fonti fossili e migliorando la sostenibilità energetica. La ricerca sui superconduttori a temperatura ambiente potrebbe essere accelerata dal calcolo quantistico, aprendo la strada a tecnologie energetiche avanzate, come reti elettriche senza perdite e con motori più potenti ed efficienti».
Nell’ambito del progetto DLAB, il CRS4 contribuisce a quattro attività chiave. La prima è la piattaforma DP4Lab – Digital Platform for Lab che raccoglie e analizza dati georeferenziati e serie temporali per fornire strumenti avanzati di archiviazione e visualizzazione a supporto di mobilità, energia, turismo e smart city. La seconda è la UDT – Urban Discovery Tool , una suite di strumenti per la pianificazione urbana e la navigazione all’interno della città di Cagliari, con un focus su green mobilità e turismo sostenibile. Il CRS4 procede anche all’analisi e previsione dei consumi elettrici, un sistema basato su machine learning per l’analisi e la previsione dei consumi energetici domestici, contribuendo all’ottimizzazione delle risorse. Infine promuove lo sviluppo di nuovi servizi e idee imprenditoriali attraverso il laboratorio di tecnologie quantistiche , uno spazio dedicato al trasferimento tecnologico e alla relativa formazione.
